With New Optical Device, Engineers Can Fine Tune The Color Of Light

Taasavaldanud Platon

järgijaid: 0

Avaleht > press > Uue optilise seadmega saavad insenerid valguse värvi peenhäälestada

Shanhui fänn (pildi krediit: Rod Searcey)

Abstraktne:
Esimeste tundide hulgas, mida iga klassiõpilane õpib, on see, et valge valgus ei ole üldse valge, vaid koosneb paljudest footonitest, väikestest energiapiiskadest, mis moodustavad valguse igast vikerkaarevärvist – punasest, oranžist, kollasest. , roheline, sinine, indigo, violetne.

Uue optilise seadmega saavad insenerid valguse värvi peenhäälestada

Stanford, CA | Postitatud 23. aprillil 2021

Nüüd on Stanfordi ülikooli teadlased välja töötanud optilise seadme, mis võimaldab inseneridel muuta ja peenhäälestada valgusvoos iga üksiku footoni sagedusi praktiliselt mis tahes värvide segule, mida nad soovivad. 23. aprillil ajakirjas Nature Communication avaldatud tulemus on uus fotooniline arhitektuur, mis võib muuta valdkondi alates digitaalsest sidest ja tehisintellektist kuni tipptasemel kvantarvutiteni.

"See võimas uus tööriist annab inseneri kätesse kontrolli, mida varem ei olnud võimalik," ütles Stanfordi elektrotehnika professor ja artikli vanemautor Shanhui Fan.

Ristiku-lehe efekt

Struktuur koosneb väikese kadudega traadist valguse jaoks, mis kannab footonite voogu, mis mööduvad nagu paljud autod tiheda liiklusega maanteel. Seejärel sisenevad footonid rõngastesse, nagu maanteede ristikulehe kaldteed. Igal rõngal on modulaator, mis muudab mööduvate footonite sagedust – sagedusi, mida meie silmad näevad värvina. Helinaid võib olla nii palju kui vaja ja insenerid saavad modulaatoreid täpselt juhtida, et valida soovitud sageduse teisendus.

Teadlaste ettekujutuses olevate rakenduste hulgas on tehisintellekti optilised närvivõrgud, mis teostavad neuraalseid arvutusi, kasutades elektronide asemel valgust. Olemasolevad meetodid, mis loovad optilisi närvivõrke, ei muuda tegelikult footonite sagedusi, vaid suunavad lihtsalt ühe sagedusega footoneid ümber. Teadlaste sõnul võib selliste neuraalsete arvutuste tegemine sagedusega manipuleerimise kaudu viia palju kompaktsemate seadmeteni.

"Meie seade on märkimisväärne kõrvalekalle olemasolevatest meetoditest, millel on väike jalajälg ja mis pakub samas tohutut uut tehnilist paindlikkust," ütles Avik Dutt, Fani labori järeldoktor ja artikli teine autor.

Valguse nägemine

Footoni värvuse määrab footoni resoneerimise sagedus, mis omakorda on selle lainepikkuse tegur. Punase footoni sagedus on suhteliselt aeglane ja lainepikkus on umbes 650 nanomeetrit. Spektri teises otsas on sinise valguse sagedus palju kiirem ja lainepikkus on umbes 450 nanomeetrit.

Lihtne teisendus võib hõlmata footoni nihutamist sageduselt 500 nanomeetrit näiteks 510 nanomeetrini – või, nagu inimsilm seda registreeriks, muutust tsüaanilt roheliseks. Stanfordi meeskonna arhitektuuri võimsus seisneb selles, et see suudab läbi viia nii lihtsaid, aga ka palju keerukamaid teisendusi ja täpset juhtimist.

Täiendavaks selgitamiseks pakub Fan näite sissetulevast valgusvoost, mis koosneb 20 protsendist footonitest 500 nanomeetri vahemikus ja 80 protsendist 510 nanomeetri juures. Seda uut seadet kasutades saaks insener soovi korral selle suhte peenhäälestada 73 protsendini 500 nanomeetri juures ja 27 protsendini 510 nanomeetri juures, säilitades samal ajal footonite koguarvu. Või suhe võiks olla 37 ja 63 protsenti. See suhtarvu määramise võimalus muudab selle seadme uueks ja paljutõotavaks. Veelgi enam, kvantmaailmas võib ühel footonil olla mitut värvi. Sel juhul võimaldab uus seade tegelikult muuta ühe footoni erinevate värvide suhet.

"Me ütleme, et see seade võimaldab "meelevaldset" teisendust, kuid see ei tähenda "juhuslikku"," ütles Siddharth Buddhiraju, kes oli uurimistöö ajal Fani labori kraadiõppur ja on artikli esimene autor ja kes töötab nüüd Facebook Realitys. Laborid. "Selle asemel peame silmas seda, et suudame saavutada mis tahes lineaarse teisenduse, mida insener nõuab. Siin on palju insenerikontrolli.

"See on väga mitmekülgne. Insener suudab sagedusi ja proportsioone väga täpselt juhtida ning võimalikud on väga erinevad teisendused,“ lisas Fan. “See annab inseneri kätte uue jõu. Kuidas nad seda kasutavad, on nende otsustada.

# # #

Täiendavad autorid on ka järeldoktorandid Momchil Minkov, kes töötab nüüd Flexcompute'is, ja Ian AD Williamson, nüüd Google X-is.

Seda uuringut toetas USA õhujõudude teadusuuringute büroo.

####

Lisateabe saamiseks klõpsake nuppu siin

Kontaktid:
Tom Abate
650-736-2245

@stanford

Autoriõigus © Stanfordi ülikool

Kui teil on kommentaar, palun Saada sõnum meile.

Sisu täpsuse eest vastutavad ainuüksi uudisteväljaannete väljaandjad, mitte 7th Wave, Inc. või Nanotechnology Now.

Järjehoidja: